CN113867371B - 路径规划方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种路径规划方法和电子设备，涉及机器人技术领域，其中，该方法包括：确定目标工作地图的工作主方向；根据工作主方向，将目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，其中，第一地图的工作主方向与第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，第一地图包括可通行区域和不可通行区域；在第一地图中的可通行区域生成多条平行的主方向路径，将主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，其中，第二旋转方向与第一旋转方向相反，第二地图中包括目标工作地图和旋转后的主方向路径；根据第二地图生成目标规划路径。本申请提供的技术方案能够减少弓字形规划时的计算量，更快速的计算出弓字形规划路径。

Description

路径规划方法和电子设备
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种路径规划方法和电子设备。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，机器人的功能变得多样化，目前服务机器人越来越受到人们的欢迎，其中路径规划技术是智能机器人领域中的核心问题之一。
现有的全局覆盖式路径规划主要有弓字形规划、回形规划及随机搜索规划3种方式。其中，弓字形规划普遍存在计算量大的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种路径规划方法和电子设备，旨在解决现有技术的弓字形规划方法存在的计算量大的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供一种路径规划方法，包括：
确定目标工作地图的工作主方向；
根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图中的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，在确定目标工作地图的工作主方向之前，所述方法还包括：
获取原始工作地图；
对所述原始工作地图进行二值化处理，生成二值化图像，根据所述二值化图像生成所述目标工作地图。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述根据所述二值化图像生成所述目标工作地图包括：
对所述二值化图像进行噪声过滤，和/或，在所述二值化图像中插入禁区和/或虚拟墙，生成所述目标工作地图。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述目标工作地图是根据原始工作地图进行区域选取生成的。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述确定目标工作地图的工作主方向，包括：
将所述目标工作地图最长边的方向确定为所述工作主方向；或者，
对所述目标工作地图进行PCA分析，将分析得出的主方向确定为所述工作主方向。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，在生成所述主方向路径之前，所述方法还包括：
对所述目标工作地图和所述第一地图进行膨胀，膨胀半径大于机器人最大外接圆半径。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述根据所述第二地图生成目标规划路径，包括：
将机器人的当前位置作为第一位置，根据所述第一位置执行主方向路径连接处理，所述主方向路径连接处理包括：
在所述第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，未连接的各所述主方向路径中所述目标主方向路径的第一端点距离所述第一位置最近；
检测所述机器人按照直线从所述第一位置移动到所述第一端点是否会发生碰撞；
根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，根据所述移动路径连接所述第一位置与所述第一端点；
将所述目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行所述主方向路径连接处理，直至连接完各所述主方向路径，得到所述目标规划路径。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，包括：
在检测到不会发生碰撞的情况下，确定所述移动路径为连接所述第一位置与所述第一端点的线段；
在检测到会发生碰撞的情况下，根据启发式搜索方法确定所述移动路径。
第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
确定目标工作地图的工作主方向；
根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述处理器具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
将所述目标工作地图最长边的方向确定为所述工作主方向；或者，
对所述目标工作地图进行PCA分析，将分析得出的主方向确定为所述工作主方向。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述处理器具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
将机器人的当前位置作为第一位置，根据所述第一位置执行主方向路径连接处理，所述主方向路径连接处理包括：
在所述第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，未连接的各所述主方向路径中所述目标主方向路径的第一端点距离所述第一位置最近；
检测所述机器人按照直线从所述第一位置移动到所述第一端点是否会发生碰撞；
根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，根据所述移动路径连接所述第一位置与所述第一端点；
将所述目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行所述主方向路径连接处理，直至连接完各所述主方向路径，生成所述目标规划路径。
作为本申请实施例一种可选择的实施方式，所述处理器具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
在检测到不会发生碰撞的情况下，确定所述移动路径为连接所述第一位置与所述第一端点的线段；
在检测到会发生碰撞的情况下，根据启发式搜索方法确定所述移动路径。
第三方面，本申请实施例提供了一种路径规划装置，所述装置包括：
确定模块：用于确定目标工作地图的工作主方向；
生成模块：用于根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图中的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或第一方面的任一实施方式所述的方法。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面或第一方面的任一实施方式所述的方法。
本申请实施例提供的路径规划方案，在确定弓字形规划路径时，先根据目标工作地图的工作主方向，将目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，使生成的第一地图的工作主方向与第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行；然后在第一地图中生成多条平行的主方向路径，将主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图后，再根据第二地图生成目标规划路径。相对于传统路径规划方案中，需要根据倾斜角度通过较复杂的运算分别获取多条直线与不可通行区域边界相交点的坐标，再根据这些相交点的坐标生成主方向路径的方式，本申请实施例提供的路径规划方案，在第一地图中以平行与x轴或y轴的方式，通过简单的加减即可获取这些相交点的坐标，进而生成多条平行的主方向路径，减少了弓字形规划时生成主方向路径的计算量，从而能更快速的计算出弓字形规划路径。
附图说明
图1为本申请实施例提供的路径规划方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的路径规划方法的另一流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一些地图处理结果示意图；
图4为本申请实施例提供的路径规划装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。本申请实施例的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本申请实施例提供的路径规划方法可以应用于机器人，也可以应用于其他电子设备，例如，可以在手机上采用该路径规划方法规划好路径后，将规划好的路径传输给机器人，使机器人按照规划的路径执行任务。本实施例后续以路径规划方法应用于机器人为例进行描述。
其中，机器人可以是扫地机器人、排雷机器人、巡航机器人、割草机器人等，本实施例对此不做特别限定。
图1为本申请实施例提供的路径规划方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括如下步骤：
S110、确定目标工作地图的工作主方向。
作为一种可能的实现方式，机器人可以将目标工作地图最长边的方向确定为工作主方向。
作为另一种可能的实现方式，机器人可以提取目标地图的轮廓，对提取的轮廓进行主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）分析，将分析得出的轮廓主方向确定为工作主方向。
S120、根据工作主方向，将目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图。
其中，第一地图的工作主方向与第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，第一地图包括可通行区域和不可通行区域。
目标坐标轴可以是x轴，对应的，机器人可以将工作主方向与x轴之间夹角确定为预设角度；目标坐标轴可以是y轴，对应的，也可以将工作主方向与y轴之间夹角确定为预设角度，第一旋转方向可以是顺时针旋转，也可以是逆时针旋转。图3中的（c）示例性地示出了一种目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成的第一地图，如图3中的（c）所示，第一地图的工作主方向与y轴平行。
以图3为例，具体地，机器人可以通过仿射变换将工作主方向与y轴之间夹角θ确定为预设角度，将逆时针方向确定为第一旋转方向，机器人以目标工作地图的中心点为中心将目标工作地图按照逆时针方向旋转θ，根据旋转后的目标工作地图的4个顶点确定第一地图，具体确定方式可参考上述步骤S120的描述，在此不在赘述。假设目标工作地图的宽为w0，高为h0，第一地图的宽为w1，高为h1，仿射变化矩阵为M，则有：
Figure 661862DEST_PATH_IMAGE001
则目标工作地图中某个像素点的坐标（x0，y0）与像素点在第一地图中对应的坐标（x1，y1）的关系可以表示为：
Figure 234794DEST_PATH_IMAGE002
S130、在第一地图中的可通行区域生成主方向路径。
其中，主方向路径沿第一地图的工作主方向延伸，主方向路径为多条且互相平行。
若第一地图中的工作主方向与第一地图的图像坐标系的x轴平行，则可以以等间距平行于x轴的直线去穿切第一地图；若第一地图中的工作主方向与第一地图的图像坐标系的y轴平行，则可以以等间距平行于y轴的直线去穿切第一地图，图3中的（e）为以等间距平行于y轴的直线去穿切第一地图生成的主方向路径，如图3中的（e）所示，这些直线被第一地图中的障碍物截断，在第一地图中的可通行区域生成多条线段，这些线段为机器人的主方向路径。
其中，为了使最终规划出的路径更合理，可以将小于设定长度的主方向路径在第一地图中删除。
S140、将主方向路径在目标工作地图中按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图。
其中，第二旋转方向与第一旋转方向相反。
例如，第一旋转方向逆时针方向，预设角度为θ，可以将包含主方向路径的第一地图顺时针方向旋转θ，生成第二地图；为了减少计算量，机器人也可以首先将各主方向路径从第一地图复制到目标工作地图，复制时，每个主方向路径的两个端点的坐标，在第一地图和目标工作地图中保持一致，然后机器人以目标工作地图的中心点为中心，将每个主方向路径按照顺时针方向旋转θ，生成第二地图。若目标工作地图中心点的坐标为（x0，y0），旋转前一个主方向路径的一个端点的坐标为（x1，y1），旋转后这个端点的坐标为（x2，y2），则这个端点旋转前后的两个坐标的对应关系为：
Figure 578313DEST_PATH_IMAGE003
S150、根据第二地图生成目标规划路径。
在得到第二地图后，可以将第二地图中的各主方向路径连接起来，生成目标规划路径。
在具体实现时，可以将机器人的当前位置作为第一位置，执行下述主方向路径连接处理过程：
首先，在第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，其中，未连接的各主方向路径中目标主方向路径的第一端点距离第一位置最近。
然后，检测机器人按照直线从第一位置移动到第一端点是否会发生碰撞；并根据检测结果确定机器人在第一位置与第一端点之间的移动路径，根据移动路径连接第一位置与第一端点。
之后，将目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行主方向路径连接处理，直至连接完各主方向路径，得到主方向路径A，将主方向路径A上的各像素点的坐标转化为世界坐标得到主方向路径B，将主方向路径B作为目标规划路径。如图3中的（f）所示，图3中的（e）中的各主方向路径经过路径连接处理后，可以得到一条连贯的弓形路径（即目标规划路径）。
其中，在检测碰撞时，可以检测连接第一位置和第一端点的线段上各像素点的像素值，当有一个像素点的像素值大于设定阈值，如252，则可以认为机器人按照直线从第一位置移动到第一端点会发生碰撞，此时，可以根据A*搜索或者有序搜索等启发式搜索方法重新确定移动路径；当各像素点的像素均小于或等于设定阈值，则可以认为机器人按照直线从第一位置移动到第一端点不会发生碰撞，此时，可以确定移动路径为连接第一位置与第一端点的线段。
可以理解的是，上述路径连接过程也可以在生成第二地图之前执行，即在第一地图中生成主方向路径之后，在第一地图中执行上述路径连接过程，得到主方向路径a，然后将主方向路径a按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，最后在第二地图中，将主方向路径a上的各像素点的坐标转化为世界坐标，得到主方向路径B，将主方向路径B作为目标规划路径。
本申请实施例提供的路径规划方案，在确定弓字形规划路径时，先根据目标工作地图的工作主方向，将目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，使生成的第一地图的工作主方向与第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行；然后在第一地图中生成多条平行的主方向路径，将主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图后，再根据第二地图生成目标规划路径。相对于传统路径规划方案中，需要根据倾斜角度通过较复杂的运算分别获取多条直线与不可通行区域边界相交点的坐标，再根据这些相交点的坐标生成主方向路径的方式，本申请实施例提供的路径规划方案，在第一地图中以平行与x轴或y轴的方式，通过简单的加减即可获取这些相交点的坐标，进而生成多条平行的主方向路径，减少了弓字形规划时生成主方向路径的计算量，从而能更快速的计算出弓字形规划路径。
图2为本申请实施例提供的路径规划方法的另一流程示意图，如图2所示，该方法可以包括如下步骤：
S210、对获取的原始工作地图进行二值化处理，生成二值化图像。
具体地，机器人可以是机器人通过自身定位系统获取的即时定位与地图构建（simultaneous localization and mapping，slam）地图，也可以是用户上传的地图。原始工作地图可以是彩色图，也可以是灰度图，当原始工作地图是彩色图时，可以先将原始工作地图转换为灰度图，图3中的（a）示例性地示出了一种原始工作地图的灰度图，其中，可通行区域为浅灰色，其他区域为深灰色。如图3中的（b）所示，可以对灰度图进行二值化处理，生成二值化图像，以减少后续的数据处理量。
在具体实现时，可以如图3中的（b）所示的，将灰度图上可通行区域包含的各像素点设置为黑色，将灰度图上的其他区域中的各像素点设置为白色。其中，黑色像素点的像素值可以是0或0附近的值（例如1），白色像素点的像素值可以是255或255附近的值（例如254），本实施例中以黑色像素点的像素值为0，白色像素点的像素值为254为例进行示例性说明。
可以理解的是，也可以将可通行区域中的像素点设置为白色，将其他区域中的各像素点设置为黑色。本实施例中以可通行区域的各像素点为黑色，其他区域中的各像素点为白色为例进行示例性说明。
S220、根据二值化图像生成目标工作地图。
在生成二值化图像后，可以在二值化图像上进行路径规划，即将二值化图像作为目标工作地图，生成规划路径。
考虑到二值化图像中可能存在一些噪声点，本实施例中，在生成规划路径前，可以对二值化图像进行噪声过滤，根据噪声过滤结果生成目标工作地图。
具体地，机器人可以对二值化图像中每个像素为254的像素点的4邻域或者8邻域进行深度优先搜索（Depth First Search，DFS），统计4邻域或者8邻域中像素为254的像素点的个数n，若某个像素点对应的n值小于设定阈值，则可以认为该像素点为噪点，将这个像素点4邻域或者8邻域中所有像素点重置为0。
考虑到实际应用中，可能有用户不希望机器人工作的区域，或者因为实际工作地点有透明的玻璃墙，导致原始工作地图没有在对应的区域形成障碍物，本实施例中，在生成规划路径前，也可以在二值化图像中插入禁区和虚拟墙，根据插入结果生成目标工作地图。
具体地，如果工作区有用户不希望机器人工作的区域，则机器人可以在原始工作地图对应位置插入一定缩放比例的禁区，禁区的形状与该区域对应，可以为任意的多边形，将代表禁区的多边形上及多边形内的像素点的像素重置为254；如果工作区有玻璃墙，则可以在原始工作地图对应位置插入一定缩放比例的线段，将线段上的像素点的像素重置为254。
为了提高用户使用的灵活性，本实施例中，用户可以选取原始工作地图中的部分地图（即子图）进行路径规划，即可以根据原始工作地图进行区域选取生成目标工作地图。
例如，指定的工作区域为一个n边形，机器人可以获取这个n边形每个顶点的横坐标（x1，x2，……xn）和纵坐标（y1，y2，……yn），计算出所有横坐标中的最大值xmax=max（x1，x2，……xn）与最小值xmin=min（x1，x2，……xn），所有纵坐标中的最大值ymax=max（y1，y2，……yn）与最小值ymin=min（y1，y2，……yn），以4个坐标点（xmin，ymin），（xmax，ymin），（xmax，ymax），（xmin，ymax）作为顶点确定一个矩形，将这个矩形提取为子图。
在生成目标工作地图的过程中，上述噪声过滤的步骤、插入禁区和虚拟墙的步骤，以及区域选取的步骤之间没有严格的时序执行关系，各步骤之间可以按任意顺序先后执行，也可以同时执行多个步骤；另外，在除了进行噪声过滤、插入禁区和虚拟墙、进行区域选取之外，还可以进行其他优化处理，本实施例对此均不作特别限定。
S230、确定目标工作地图的工作主方向。
S240、根据工作主方向，将目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图。
步骤S230和S240可参考上述图1所示实施例对应步骤S110和S120的描述，在此不在赘述。
S250、对目标工作地图和第一地图进行膨胀。
其中，膨胀半径大于机器人最大外接圆半径。
如图3中的（d）所示，机器人可以对目标工作地图和第一地图中的障碍物边界进行膨胀，其中，膨胀半径大于机器人最大外接圆半径，以减少机器人发生碰撞的情况，例如机器人最大外接圆半径为20cm，则膨胀半径可以为23cm，可以将膨胀区域中，与障碍物边界的距离小于20cm的区域中的像素点的像素设置为253；将膨胀区域中，与障碍物边界的距离大于或等于20cm的区域中的像素点的像素，按照距离障碍物边界越远越衰减的规律，以特定指数衰减设置像素。
S260、在第一地图中的可通行区域生成主方向路径。
S270、将主方向路径在目标工作地图中按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图。
S280、根据第二地图生成目标规划路径。
步骤S260~S280可参考上述图1所示实施例对应步骤S130~S150的描述，在此不在赘述。
本领域技术人员可以理解，以上实施例是示例性的，并非用于限定本申请。在可能的情况下，以上步骤中的一个或者几个步骤的执行顺序可以进行调整，也可以进行选择性组合，得到一个或多个其他实施例。本领域技术人员可以根据需要从上述步骤中任意进行选择组合，凡是未脱离本申请方案实质的，都落入本申请的保护范围。
本申请实施例提供的路径规划方案，对获取的原始工作地图进行二值化处理，生成二值化图像，再对二值化图像进行去噪以，去除二值化图像中的噪点，并且在二值化图像中插入禁区和或虚拟墙，使得二值化图像中的工作区域更接近真实的工作区域，对二值化图像进行区域选取得到目标工作地图，对得到的目标工作地图进行膨胀，膨胀半径大于机器人最大外接圆半径，以减少机器人发生碰撞的情况。
基于同一发明构思，作为对上述方法的实现，本申请实施例提供了一种路径规划装置，该装置实施例与前述方法实施例对应，为便于阅读，本装置实施例不再对前述方法实施例中的细节内容进行逐一赘述，但应当明确，本实施例中的装置能够对应实现前述方法实施例中的全部内容。
图4为本申请实施例提供的路径规划装置的结构示意图，本实施例如图4所示，本实施例提供的装置包括：
确定模块10：用于确定目标工作地图的工作主方向；
生成模块20：用于根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图中的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
作为一种可选的实施方式，所述生成模块20还用于：在确定目标工作地图的工作主方向之前，获取原始工作地图，对原始工作地图进行二值化处理，生成二值化图像，根据所述二值化图像生成所述目标工作地图。
作为一种可选的实施方式，所述生成模块20还用于：对所述二值化图像进行噪声过滤，和/或，在所述二值化图像中插入禁区和/或虚拟墙，生成所述目标工作地图。
作为一种可选的实施方式，所述生成模块20还用于：根据所述原始工作地图进行区域选取生成所述目标工作地图。
作为一种可选的实施方式，所述确定模块10具体用于：将所述目标工作地图最长边的方向确定为所述工作主方向；或者，
对所述目标工作地图进行PCA分析，将分析得出的主方向确定为所述工作主方向。
作为一种可选的实施方式，本实施例提供的装置还包括：
膨胀模块30：用于对所述目标工作地图和所述第一地图进行膨胀，膨胀半径大于机器人最大外接圆半径。
作为一种可选的实施方式，所述生成模块20具体用于：将机器人的当前位置作为第一位置，根据所述第一位置执行主方向路径连接处理，所述主方向路径连接处理包括：
在所述第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，未连接的各所述主方向路径中所述目标主方向路径的第一端点距离所述第一位置最近；
检测所述机器人按照直线从所述第一位置移动到所述第一端点是否会发生碰撞；
根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，根据所述移动路径连接所述第一位置与所述第一端点；
将所述目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行所述主方向路径连接处理，直至连接完各所述主方向路径，生成所述目标规划路径。
作为一种可选的实施方式，所述确定模块10具体用于：
在检测到不会发生碰撞的情况下，确定所述移动路径为连接所述第一位置与所述第一端点的线段；
在检测到会发生碰撞的情况下，根据启发式搜索方法确定所述移动路径。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备。图5为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，本实施例提供的电子设备包括：存储器310和处理器320，存储器310用于存储计算机程序；处理器320用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
所述处理器用确定目标工作地图的工作主方向；
根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
作为一种可选的实施方式，所述处理器320具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
将所述目标工作地图最长边的方向确定为所述工作主方向；或者，
对所述目标工作地图进行PCA分析，将分析得出的主方向确定为所述工作主方向。
作为一种可选的实施方式，所述处理器320具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
将机器人的当前位置作为第一位置，根据所述第一位置执行主方向路径连接处理，所述主方向路径连接处理包括：
在所述第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，未连接的各所述主方向路径中所述目标主方向路径的第一端点距离所述第一位置最近；
检测所述机器人按照直线从所述第一位置移动到所述第一端点是否会发生碰撞；
根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，根据所述移动路径连接所述第一位置与所述第一端点；
将所述目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行所述主方向路径连接处理，直至连接完各所述主方向路径，生成所述目标规划路径。
作为一种可选的实施方式，所述处理器320具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
在检测到不会发生碰撞的情况下，确定所述移动路径为连接所述第一位置与所述第一端点的线段；
在检测到会发生碰撞的情况下，根据启发式搜索方法确定所述移动路径。
本实施例提供的电子设备可以执行上述步骤实施例，其实现原理与技术效果类似，此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例所述的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行实现上述方法实施例所述的方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线）或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如软盘、硬盘或磁带）、光介质（例如DVD）、或者半导体介质（例如固态硬盘（Solid State Disk，SSD））等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质可以包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系，例如，A/B可以表示A或B；本申请中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。
并且，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个。“以下至少一项”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
在本申请说明书中描述的参在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
对目标工作地图进行PCA分析，将分析得出的主方向确定为所述目标工作地图的工作主方向；
根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图中的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
删除小于设定长度的所述主方向路径；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转所述预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定目标工作地图的工作主方向之前，所述方法还包括：
获取原始工作地图；
对所述原始工作地图进行二值化处理，生成二值化图像，根据所述二值化图像生成所述目标工作地图。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述二值化图像生成所述目标工作地图包括：
对所述二值化图像进行噪声过滤，和/或，在所述二值化图像中插入禁区和/或虚拟墙，生成所述目标工作地图。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标工作地图是根据原始工作地图进行区域选取生成的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在生成所述主方向路径之前，所述方法还包括：
对所述目标工作地图和所述第一地图进行膨胀，膨胀半径大于机器人最大外接圆半径。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二地图生成目标规划路径，包括：
将机器人的当前位置作为第一位置，根据所述第一位置执行主方向路径连接处理，所述主方向路径连接处理包括：
在所述第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，未连接的各所述主方向路径中所述目标主方向路径的第一端点距离所述第一位置最近；
检测所述机器人按照直线从所述第一位置移动到所述第一端点是否会发生碰撞；
根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，根据所述移动路径连接所述第一位置与所述第一端点；
将所述目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行所述主方向路径连接处理，直至连接完各所述主方向路径，生成所述目标规划路径。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，包括：
在检测到不会发生碰撞的情况下，确定所述移动路径为连接所述第一位置与所述第一端点的线段；
在检测到会发生碰撞的情况下，根据启发式搜索方法确定所述移动路径。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
对目标工作地图进行PCA分析，将分析得出的主方向确定为所述目标工作地图的工作主方向；
根据所述工作主方向，将所述目标工作地图按照第一旋转方向旋转预设角度，生成第一地图，所述第一地图的工作主方向与所述第一地图的图像坐标系的目标坐标轴平行，所述第一地图包括可通行区域和不可通行区域；
在所述第一地图的可通行区域生成主方向路径，所述主方向路径沿所述第一地图的工作主方向延伸，所述主方向路径为多条且互相平行；
删除小于设定长度的所述主方向路径；
将所述主方向路径按照第二旋转方向旋转预设角度，生成第二地图，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，所述第二地图中包括所述目标工作地图和旋转后的主方向路径；
根据所述第二地图生成目标规划路径。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述处理器具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
将机器人的当前位置作为第一位置，根据所述第一位置执行主方向路径连接处理，所述主方向路径连接处理包括：
在所述第二地图中搜索目标主方向路径的第一端点，未连接的各所述主方向路径中所述目标主方向路径的第一端点距离所述第一位置最近；
检测所述机器人按照直线从所述第一位置移动到所述第一端点是否会发生碰撞；
根据检测结果确定所述机器人在所述第一位置与所述第一端点之间的移动路径，根据所述移动路径连接所述第一位置与所述第一端点；
将所述目标主方向路径的第二端点确定为新的第一位置，返回执行所述主方向路径连接处理，直至连接完各所述主方向路径，生成所述目标规划路径。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述处理器具体用于调用所述计算机程序执行如下步骤：
在检测到不会发生碰撞的情况下，确定所述移动路径为连接所述第一位置与所述第一端点的线段；
在检测到会发生碰撞的情况下，根据启发式搜索方法确定所述移动路径。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568443A (zh) * 2016-10-19 2017-04-19 上海圣尧智能科技有限公司 自动喷洒弓字形路径规划方法及植保机喷洒作业方法
CN107179776A (zh) * 2017-05-31 2017-09-19 华中农业大学 一种基于无人机的景观植物的播种方法
CN111750860A (zh) * 2020-05-29 2020-10-09 广州极飞科技有限公司 往返式路径规划方法、装置及电子设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107340768B (zh) * 2016-12-29 2020-08-28 珠海市一微半导体有限公司 一种智能机器人的路径规划方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568443A (zh) * 2016-10-19 2017-04-19 上海圣尧智能科技有限公司 自动喷洒弓字形路径规划方法及植保机喷洒作业方法
CN107179776A (zh) * 2017-05-31 2017-09-19 华中农业大学 一种基于无人机的景观植物的播种方法
CN111750860A (zh) * 2020-05-29 2020-10-09 广州极飞科技有限公司 往返式路径规划方法、装置及电子设备

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